攪拌流化床中粘結(jié)性顆粒流態(tài)化特性研究.pdf

1、氣固流化床反應器廣泛應用于聚烯烴工業(yè)，高粘結(jié)性固體顆粒較難流態(tài)化，極易發(fā)生聚合物粘釜、顆粒聚團結(jié)塊甚至死床等不正常操作現(xiàn)象，影響流化床裝置的正常運行。
　　為了解決粘結(jié)性顆粒穩(wěn)定流態(tài)化的問題，論文在普通流化床中引入攪拌構(gòu)件，設計和開發(fā)具有自清潔特征的攪拌流化床反應器。圍繞這一目標，開展了三方面的研究工作:(1)攪拌流化床中D類顆粒的流化特性研究;(2)攪拌流化床中粘結(jié)性顆粒的流態(tài)化實驗研究;(3)粘結(jié)性顆粒流態(tài)化的數(shù)值模擬研究。取

2、得了以下研究成果:
　　(1)獲得了攪拌對GeldartD類顆粒流態(tài)化行為的影響規(guī)律。攪拌可以抑制和破碎氣泡，使得攪拌流化床與普通流化床相比具有較小的氣泡尺寸和相對較低的壓力脈動;攪拌與氣流湍動協(xié)同作用，大槳葉面積的自清潔槳攪拌作用強烈，適宜中等轉(zhuǎn)速的操作條件，而較高的轉(zhuǎn)速易形成槳葉前方的顆粒堆積和槳葉后方的氣體短路等不利現(xiàn)象，雙層錨式槳、框式槳等小槳葉面積的攪拌槳需要較高的轉(zhuǎn)速以強化流態(tài)化過程。
　　(2)開發(fā)了自清潔攪拌

3、流化床反應器，實現(xiàn)了粘結(jié)性固體顆粒的穩(wěn)定流態(tài)化。研究了石蠟顆粒在普通流化床、雙層錨式攪拌流化床和自清潔攪拌流化床中流態(tài)化與粘結(jié)行為，攪拌槳葉與內(nèi)構(gòu)件的嚙合剪切作用可以有效破碎粘結(jié)性顆粒的聚團，維持床層的聚團流態(tài)化;采用床層壓降、壓力脈動標準偏差和S吸引子多種指標監(jiān)測流態(tài)化過程，S值能及時準確地反映顆粒的粘結(jié)程度與粘結(jié)發(fā)展趨勢。
　　(3)獲得了顆粒間相互作用對氣固流動行為的影響規(guī)律。基于計算流體力學(CFD)模擬發(fā)現(xiàn)氣固流動強烈依

4、賴于顆粒碰撞的恢復系數(shù)，當恢復系數(shù)較大時，顆粒趨于理想碰撞，床層發(fā)生均勻流態(tài)化，與轉(zhuǎn)速無關;攪拌轉(zhuǎn)速較低時，流化質(zhì)量改善不明顯，轉(zhuǎn)速較高時，氣泡尺寸減小，床層可由均勻流態(tài)化向均勻流態(tài)化轉(zhuǎn)變?；诙S床實驗和離散單元法(DEM)模擬發(fā)現(xiàn)，粘結(jié)性顆粒首先粘附在一起形成粘結(jié)核，顆粒粘結(jié)性較強時，越來越多的顆粒粘附于粘結(jié)核上，形成單邊或雙邊架橋結(jié)構(gòu)，很短的時間就會發(fā)生死床;若顆粒的粘結(jié)性不強，床層中氣流作用與顆粒的粘附作用相當，則以聚團的形式流